LED在室內(nèi)照明的應(yīng)用與前景

白光LED在室內(nèi)照明的應(yīng)用與優(yōu)勢(shì)

半導(dǎo)體發(fā)光二極管(LED)已有四十多年的歷史，到上世紀(jì)九十年代上半期研究出現(xiàn)藍(lán)光LED后，很快就成功解決了白光LED。白光LED的問(wèn)世及其快速發(fā)展，受到了世界各照明企業(yè)的關(guān)注，投入了很大的資金，進(jìn)行了卓有成效的研究，十多年中，使白光LED的光效提高了近十倍，作為一種新型的固體光源(SSL)進(jìn)入照明領(lǐng)域，成為第二代(氣體放電燈)光源以后的第三代新型光源。

1 白光LED的優(yōu)勢(shì)

白光LED出現(xiàn)近15年，其發(fā)展速度之快，超過(guò)人們的預(yù)計(jì)，好象一個(gè)超常發(fā)展的少年“神童”，受到家庭和社會(huì)的特別關(guān)注和培育。其主要優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)有：

(1) 光效迅速提高：到現(xiàn)在，產(chǎn)品的實(shí)用光效可達(dá)70～90lm/W，據(jù)報(bào)導(dǎo)，美國(guó)實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)達(dá)160lm/W，而用還有增加的趨勢(shì)，預(yù)期在未來(lái)3～5年，實(shí)用光效達(dá)到150～200lm/W是可能的，到那時(shí)有可能成為最高效的光源。

(2) 起動(dòng)性能好，快捷可靠，只有毫秒級(jí)的響應(yīng)時(shí)間，能達(dá)到全光通輸出。

(3) 調(diào)光方便，可控性強(qiáng)。

(4) 耐震動(dòng)，耐氣候性良好，壽命長(zhǎng)。

(5) 不含汞，環(huán)保性能優(yōu)。

(6) LED在一定光束角內(nèi)定向輻射，用于射燈、筒燈等燈具時(shí)，有利于提高下射光通比。

(7) 用于景觀、裝飾、廣告、信號(hào)等場(chǎng)合，有多種彩色光LED，加上良好的啟動(dòng)和調(diào)光性能，容易實(shí)現(xiàn)數(shù)字化控制，以達(dá)到多彩、動(dòng)態(tài)變化，在商業(yè)性、娛樂(lè)性場(chǎng)所極具渲染性。

2 白光LED用于室內(nèi)照明待解決的問(wèn)題

白光LED在照明領(lǐng)域探索前進(jìn)，在實(shí)際應(yīng)用中不斷提高，已經(jīng)取得了不少成績(jī)，推動(dòng)了LED照明的發(fā)展。LED應(yīng)用于夜景照明，已經(jīng)顯示出很大的優(yōu)越性，但是作為功能性照明，無(wú)論在產(chǎn)品或技術(shù)上，還遠(yuǎn)沒(méi)有達(dá)到成熟的階段，存在著不少有待進(jìn)一步解決的問(wèn)題，當(dāng)然這也是符合發(fā)展規(guī)律的，主要問(wèn)題有：

(1) LED芯片主要依賴(lài)進(jìn)口，應(yīng)用國(guó)產(chǎn)芯片很少，大功率(1W及以上)芯片還沒(méi)有，芯片缺少自己的技術(shù)和知識(shí)產(chǎn)權(quán);我國(guó)已擁有很大規(guī)模的LED封裝產(chǎn)業(yè)，具有較優(yōu)良的裝備，但封裝技術(shù)、材料和工藝，還存在一定差距。

(2) 缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，包括LED燈具系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)電路等，一部分企業(yè)發(fā)揮自己的優(yōu)勢(shì)，研究開(kāi)發(fā)了自己的產(chǎn)品，有些則借鑒或仿制，產(chǎn)品水平良莠不齊，各家產(chǎn)品規(guī)模各異，互換性差，維修困難。

(3) LED照明燈的測(cè)試方法沒(méi)有統(tǒng)一，有些參數(shù)的測(cè)試還待研究，如顯色性的測(cè)量和氣體放電燈也不一定相同。

(4) LED燈具產(chǎn)品還處于初級(jí)階段，技術(shù)上不成熟，還存在不少問(wèn)題，如：

1) 散熱問(wèn)題：如何把結(jié)溫有效降低到允許水平，仍在探索和實(shí)踐中，溫度控制不好，將影響光效，加光光通衰減，甚至色溫、顯色性的穩(wěn)定。

2) 目前多數(shù)LED的色溫偏高，過(guò)多的藍(lán)色光譜，對(duì)于多數(shù)室內(nèi)場(chǎng)所，會(huì)使人感覺(jué)不舒服，產(chǎn)生刺激感，與環(huán)境不夠協(xié)調(diào)，光線(xiàn)不夠柔和，不利于眼睛保護(hù)。

3) LED用作室內(nèi)功能性照明，如何設(shè)計(jì)燈具的配光和控光系統(tǒng)，也是一個(gè)新課題，定向發(fā)光的LED不同于現(xiàn)有光源，燈具的反射、漫射、配光，都有自己的特點(diǎn)。

4) LED照明的驅(qū)動(dòng)電路：也需要進(jìn)一步優(yōu)化和標(biāo)準(zhǔn)化，還需要時(shí)日，其性能包括使用壽命、功耗、諧波、功率因數(shù)等，都需要探索。

(5) 價(jià)格過(guò)高，是推廣應(yīng)用的又一障礙，單靠政府補(bǔ)貼，并非發(fā)展之良策，用LED代替白熾燈等低效光源，有顯著節(jié)能效果，可享受補(bǔ)貼;而相對(duì)三基色直管熒光燈這類(lèi)更高效光源，并沒(méi)有節(jié)能效果(至少今日是如此)，過(guò)高的初建費(fèi)用，絕沒(méi)有經(jīng)濟(jì)上的合理性。

(6) LED照明的另一個(gè)問(wèn)題，是缺乏平穩(wěn)有序的發(fā)展態(tài)勢(shì)。短短幾年，幾千家企業(yè)擠入LED照明，有一哄而起的架勢(shì)，使人想起“大躍進(jìn)”的年代。有一些企業(yè)在模仿中制作，低水平重復(fù)，靠夸大入市，有的企業(yè)和一些媒體融合，過(guò)分炒作，夸大節(jié)能效果，甚至個(gè)別政府官員也取到推波助瀾作用，誤導(dǎo)了使用單位。必須建立一套完整的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和客觀的評(píng)價(jià)機(jī)制，實(shí)事求是的輿論導(dǎo)向，引導(dǎo)其健康發(fā)展。

3 LED在室內(nèi)照明中的作用

3.1 應(yīng)用的原則和方向

室內(nèi)照明不同于夜景照明，更強(qiáng)調(diào)照明的功能;相對(duì)道路照明說(shuō)，則是一個(gè)更為廣闊的空間，不同的使用場(chǎng)所，不同的功能，不同的大小場(chǎng)所，不同的裝飾美觀要求，決定了室內(nèi)照明燈具品種繁多，配光類(lèi)型各異，當(dāng)前成百上千企業(yè)擁向路燈的局面，應(yīng)該開(kāi)闊視野，更換思維，走進(jìn)室內(nèi)這個(gè)更寬廣的天地。

走進(jìn)室內(nèi)，先做什么，從哪些領(lǐng)域突破，建議考慮以下原則和方向。

(1) 首先應(yīng)符合《建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》的規(guī)定，包括照度、均勻度、眩光、顯色指數(shù)要求和相宜的色溫，以達(dá)到良好的視覺(jué)條件和LPD限值規(guī)定。

(2) 應(yīng)選擇場(chǎng)所，試點(diǎn)應(yīng)用，逐步擴(kuò)展，循序漸進(jìn)，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，不斷改進(jìn)，切忌不顧對(duì)象，不分析條件，大面積推廣。應(yīng)尋找更能發(fā)揮自身優(yōu)勢(shì)的場(chǎng)所作為切入點(diǎn)。

(3) 突出節(jié)能：當(dāng)前首先目標(biāo)是去取代低效的白熾燈，更能發(fā)揮優(yōu)勢(shì);第二個(gè)目標(biāo)是取代鹵素?zé)?第三是力求逐步代替緊湊型熒光燈。特別注意：并非LED都節(jié)能，應(yīng)該是在達(dá)到相同照度水平、接近的照明質(zhì)量條件下進(jìn)行比較;從這點(diǎn)分析，目前不應(yīng)以LED去代替高效的三基色直管熒光燈。

(4) 發(fā)揮LED彩色光的優(yōu)勢(shì)，在室內(nèi)用于需要更高裝飾要求，或作為景觀、標(biāo)志燈等用途。

(5) 發(fā)揮LED快速起動(dòng)、方便調(diào)光的優(yōu)勢(shì)，優(yōu)先用在要求聲、光自控和需要調(diào)光或頻繁開(kāi)關(guān)燈等場(chǎng)所。

(6) 利用LED定向發(fā)光的特點(diǎn)，應(yīng)用于需要定向照明的部位，如射燈、筒燈等。

3.2 適宜應(yīng)用的場(chǎng)所

按上述原則，以下場(chǎng)所適宜應(yīng)用或試用。

(1) 住宅或類(lèi)似場(chǎng)所的樓梯間、走道裝設(shè)節(jié)能自熄開(kāi)關(guān)的燈，幾乎都用白熾燈，最適宜用LED代替，節(jié)能效果好，雖只是一個(gè)“小燈”，但數(shù)量大，全國(guó)估計(jì)過(guò)億支，其節(jié)能效益可觀，企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益顯著。

(2) 疏散照明燈、疏散標(biāo)志燈，以及其他標(biāo)志燈，還有部分備用照明燈(當(dāng)正常照明采用HID燈時(shí))，適宜用LED。

(3) 用LED代替PAR38(采用反射型白熾燈)這5類(lèi)燈，是十分合適的;進(jìn)一步研究代替MR16、MR25(采用鹵素?zé)?一類(lèi)射燈;這些應(yīng)要求LED有更高顯色指數(shù)(Ra)和具有暖色表(3300K)。

(4) 應(yīng)用于商場(chǎng)作重點(diǎn)照明的射燈，博展館類(lèi)建筑的射燈，以及公共建筑的筒、射燈等。

(5) 賓館使用白熾燈和鹵素?zé)糨^多，是應(yīng)用LED燈的適宜場(chǎng)所，可以應(yīng)用來(lái)取代白熾燈、鹵素?zé)舻挠校嚎头啃枵{(diào)光的床頭燈、床頭頂上閱讀燈、夜燈、衣柜燈、吧臺(tái)燈、開(kāi)門(mén)燈、進(jìn)門(mén)過(guò)道燈，以及衛(wèi)生間洗浴燈等。

(6) 局部照明燈，采用安全特低電壓(SELV)的檢修燈。

(7) 視覺(jué)條件要求不太高的一般建筑的輔助場(chǎng)所，如走道、衛(wèi)生間，一般用途的庫(kù)房，風(fēng)機(jī)、水泵房等。

3.3 需要研究應(yīng)用場(chǎng)所

(1) 裝飾要求高的場(chǎng)所(賓館等)的水晶玻璃吊燈，現(xiàn)在都使用燭形白熾燈，應(yīng)該研究能達(dá)到類(lèi)似效果的LED取代，從色溫、光譜和顯色性等效果進(jìn)行研究。

(2) 需要調(diào)光的廳堂、多功能廳及其他類(lèi)似場(chǎng)所，現(xiàn)在用白熾燈的，應(yīng)研究用LED代替。

3.4 目前不具備條件應(yīng)用LED的場(chǎng)所

(1) 這類(lèi)場(chǎng)所主要有辦公室、教室，商場(chǎng)的一般照明，控制室、各類(lèi)工業(yè)場(chǎng)所(如儀表、電子、紡織、成衣、卷煙等)。

(2) 這類(lèi)場(chǎng)所照明主要是功能性照明，要求顯色性較高，色溫相宜、眩光控制較好，均勻性好，以保證良好的視覺(jué)環(huán)境，同時(shí)要求有很高的照明能效;現(xiàn)在使用三基色直管熒光燈(不小于4英尺長(zhǎng))，其光效高，視覺(jué)效果好，目前的LED還難以達(dá)到這些要求，所以不宜使用，可以研究準(zhǔn)備條件，用怎樣配光形式的燈具來(lái)適應(yīng)。

4 未來(lái)前景

LED仍在不斷發(fā)展之中，室內(nèi)照明空間廣闊，未來(lái)應(yīng)用前景是光明的。但是要有更大前進(jìn)和相應(yīng)的研究、探索工作，為應(yīng)用創(chuàng)造條件。

(1) 進(jìn)一步提高光效和顯色性，研究多種更適應(yīng)的色溫。

(2) 把半導(dǎo)體學(xué)科和照明學(xué)科更有機(jī)結(jié)合，深入研究適合LED特點(diǎn)的燈具形式和燈具配光系統(tǒng)。

(3) 進(jìn)一步降低成本。

期望在5～10年左右時(shí)間，LED在室內(nèi)功能照明領(lǐng)域能更大范圍推廣應(yīng)用。

在關(guān)注LED發(fā)展、應(yīng)用的同時(shí)，還應(yīng)該注意到另一種固體光源——有機(jī)半導(dǎo)體發(fā)光二極管(OLED)也在悄然崛起，已開(kāi)始顯示更多的優(yōu)勢(shì)，或許在未來(lái)若干年成為現(xiàn)有光源以及LED的強(qiáng)有力競(jìng)爭(zhēng)者，需要我們更多的關(guān)注。